DE2317260B2 - Anordnung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit in einem Luftstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in einem Luftstrom gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Anordnung ist bekannt aus der US-PS 30 667.

Eine solche Anordnung wird z. B. in Flammenrohren und Brennkammern für Gasturbinen und ölbeheizte Dampfkessel verwendet. Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind Trockenanlagen oder Befeuchtungsanlagen beispielsweise in der chemischen Industrie.

Die Flüssigkeitsmenge, die mit der bekannten Anordnung zerstäubt werden kann, ist begrenzt durch die Länge der scharfen Kante am Strömungsaustrittsende des Grundelementes, denn die Dicke des Flüssigkeitsfilmes, der sich auf der Fläche des Grundelementes bilden darf, ist bei gegebener Luftgeschwindigkeit durch die Forderung nach effektiver Zerstäubung begrenzt. V/erden größere Flüssigkeitsmengen benötigt, so muß die Anzahl der Anordnungen vergrößert werden, was eine erhebliche Komplikation darstellt.

Aus der DE-PS 6 45 433 ist ein Vergaser bekannt, bei dem die Flüssigkeit durch radial gerichtete Bohrungen in der Innenwand eines Luftströmungsrohres der Luft zugeführt wird. Eine Filmbildung der Flüssigkeit an der Innenwand des Luftführungsrohres ist nicht beabsichtigt. Das Luftführungsrohr hat an seiner Ausströmungsöffnung keine scharfe Kante, und die Außenseite des Luftführungsrohres wird von der Luft nicht bestrichen.

Aus der FR-PS 20 97 675 ist eine Zerstäubungsanordnung bekannt, bei der sich die zu zerstäubende Flüssigkeit zwar ebenfalls zu einem Film ausbreiten soll, jedoch geschieht dies nicht in einem rohrförmigen Grundelement, sondern an einem olivenförmigen Element mit einer Spitze in Strömungsrichtung. Das

ίο Abreißen des Filmes geschieht nicht an einer scharfen Kante sondern im Abstand von der ebengenannten Spitze.

Aus der US-PS 36 08 822 ist eine Zerstäubungsanordnung bekannt, bei der die zu zerstäubende Flüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft auf einer Fläche nach unten strömt. Der sich dabei bildende Film wird von einem Luftstrom zerrissen, der auf den Film auftrifft.

Keine der bekannten Anordnungen ist in einer zufriedenstellenden Weise zur Zerstäubung größerer Flüssigkeitsmengen geeignet, da dies nur durch Vergrößerung der Abmessungen oder durch Vervielfältigung der Anordnungen möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäubungsanordnung der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß durch relativ einfache bauliche Maßnahmen und nur geringe Vergrößerung der Abmessungen der Zerstäubungsanordnung relativ große Flüssigkeitsmengen zerstäubt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Wahl zusätzlicher koaxialer Ringe zum Grundelement kann die Anordnung nach der Erfindung praktisch zur Flüssigkeitszerstäubung in unbegrenzt

•to großen Luftströmen verwendet werden. Durch die Wahl der Abstände zwischen den Flächen der einzelnen Ringe kann man eine gewünschte Konzentration von Flüssigkeit in der Luft erreichen, ohne daß dies die Effektivität der Zerstäubung beeinträchtigt.

Der Hohlraum in dem Grundelement ist zweckmäßigerweise über eine Druckpumpe an den Flüssigkeitsvorrat angeschlossen. Auf der Innenseite des ringförmigen Grundelementes sind Löcher gebohrt, durch die die Flüssigkeit auf die Innenseite des Grundelementes gespritzt wird, wo sie sich verteilt und dem Luftstrom folgt.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Zerstäubungsanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Weiterentwicklung der Anordnung gemäß F ig. 1.
F i g. 1 zeigt eine Zerstäubungsanordnung gemäß der

Erfindung, z. B. einen ölbrenner für eine Gasturbine oder einen Dampfkessel. Der Luftstrom wird von einem Kompressor oder Ventilator 1 im Mantel 2 erzeugt und geht von hier durch die Zerstäubungsanordnung 3. Diese besteht hier aus einem Grundelement 4 und einem zusätzlichen Ring 5, der das Grundelement 4 umgibt.

Wie bereits erwähnt, besteht das Grundelement 4 aus einem Ring, der — wie im gezeigten Ausführungsbeispiel — zylindrisch oder konisch sein kann. Seine Achse

liegt parallel zum Luftstrom. Das ringförmige Grundelement 4 ist hohl und die Flüssigkeit, die in dem Luftstrom vorteilt werden soll, wird dem Hohlraum über ein oder mehrere Rohre 7 zugeführt Der Ring 4 ist auf der Innenseite mit Bohrungen 8 versehen, durch die die Flüssigkeit herausgespritzt wird. Diese Bohrungen verlaufen zweckmäßigerweise schräg im Verhältnis zum Radius des Ringes 4, und zwar vorzugsweise so schräg, daß die Bohrungen annähernd tangential an der inneren Fläche 9 des Ringes münden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Flüssigkeit direkt über die Fläche 9 verteilt wird und nicht frei in das Innere des Ringes spritzt, was dazu führen könnte, daß größere Tropfen von dem Luftstrom mitgerissen würden. Es ist nämlich beabsichtigt, daß sich die Flüssigkeit als feine Schicht über die Fläche 9 verteilt, auf der sie in Richtung des Luftstromes gleitet, bis sie als ein feiner Schleier die Ringkante 10 in Richtung des LuI tstromes verläßt

Der Luftstrom wird von in konzentrischen Schichten angeordneten Leitschaufeln 11,12,13 gesteuert, so daß eine angemessene und kontrollierte Wirbelbildung im Luftstrom erreicht wird. Zu demselben Zweck ist der Ring in Richtung zur Kante 10 derart abgeschrägt, daß diese Kante nahezu messerscharf wird. Hierdurch werden die inneren und äußeren Luftströme von den Leitschaufeln 11 und 12 gut miteinander vermischt, und die Flüssigkeit verläßt die scharfe Kante 10 in Form eines gleichmäßig verteilten Schleiers, der in dem Luftstrom ohne Schwierigkeiten vollkommen homogen aufgelöst wird.

Von dem Hohlraum führen ferner Löcher 14 zur Außenseite des Ringes 4, durch welche Flüssigkeit auf die Innenseite 15 des zusätzlichen Ringes 5 gespritzt wird. Auch dieser Ring 5 ist durch Abschrägung mit einer scharfen Kante 16 versehen, die ein gutes und y> gleichmäßiges Abreißen des Flüssigkeitsschleiers von der Fläche 15 gewährleistet.

Die Fläche 9 wird zweckmäßigerweise als primäre Verteilunigsfläche bezeichnet, während die Fläche 15 eine sekundäre Verteilungslläche ist Eine zusätzliche sekundäre Verteilungsfläche 17 ist gestricnelt in Fig. 1 angedeutet Sie wird von einem Rohr in dem Ring 4 gebildet Beim Vorhandensein einer solchen weiteren sekundären Verteilungsfläche 17 können einige der Löcher 8 auf diese Fläche 17 gerichtet sein, während die übrigen tangential auf die Primärflache 9 gerichtet sind.

F i g. 2 zeigt wie eine weitere sekundäre Verteilungsfläche geschaffen werden kann. Der Einfachheit halber zeigt F i g. 2 nur eine Hälfte der Zerstäubungsanordnung 3.

Zwischen dem Ring 5 und dem Mantel 2 ist ein weiterer Ring 20 angeordnet, dessen Innenfläche 21 durch die Löcher 19 in dem Ring 4 mit Flüssigkeit bespritzt wird. Um Platz für die Löcher 19 zu schaffen, sind die Löcher 14, der Ring 5 und die Leitschaufeln 12 nach rechts verschoben. Für den Ring 20 ist ein zusätzlicher Satz Leitschaufeln 18 angeordnet

Anstelle des Ringes 20 oder davor kann man einen weiteren hohlen Ring nach Art des Ringes 4 mit Flüssigkeitszufuhr und Bohrungen an der Innen- und Außenseite vorsehen. Durch Fortsetzung dieses Prinzips kann man beliebig viele primäre und sekundäre Verteilungsflächen schaffen und damit eine Anordnung gewünschter Größe aufbauen, dlie der erforderlichen Luftmenge entspricht

Die Flüssigkeitsmenge, die verteilt werden kann, ist für eine bestimmte Flüssigkeit mit bestimmter Viskosität in der Hauptsache abhängig; von der Länge der Kanten 10, 16 und 22 an den Ringen 4, 5 bzw. 20, da die Dicke der abgleitenden Flüssigkeitsschicht bei gegebener Luftgeschwindigkeit durch die Forderung nach effektiver Zerstäubung begrenzt ist. Bei einer gegebenen Luftmenge, einer gegebenen Flüssigkeitsmenge, also bei einer gegebenen Konzentration der Flüssigkeit in der Luft, und einem gegebenen Strömungsquerschnitt kann man die Anzahl der Ringe und deren Durchmesser so wählen, daß das gewünschte Mischungsverhältnis bei ausreichender Zerstäubung sichergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit in einem Luftstrom, die ein zylindrisches oder konisches, rohrförmiges Grundelement enthält, welches mit seiner Achse in Richtung des Luftstromes derart angeordnet ist, daß die Luft seine Innen- und Außenseite bestreichen kann, welches Grundelement min einem an einen Flüssigkeitsvorrat anschließbaren Hohlraum versehen ist, von dem aus Bohrungen zur Innenseite des Grundelernentes führen und nahezu tangential an der Innenseite des Grundelementes münden, so daß die Flüssigkeit sich über die Innenseite des Grundelementes verteilen kann, und welches Grundelement ar. seinem Strömungsaustrittsende eine nahezu messerscharfe Kante hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter zum Grundelement (4) koaxial angeordneter Ring (5, 17) vorhanden ist und daß das Grundelement mit weiteren Bohrungen (8, 14) versehen ist, die gegen den zweiten Ring (5, 17) gerichtet sind, welcher ebenfalls am Strömungsaustrittsende nahezu messerscharf abgeschrägt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter zum Grundelernent (4) koaxialer Ring (17) mit einer am Strömungsaustrittsende nahezu messerscharf abgeschrägten Kante vorhanden ist und daß einer der beiden zusätzlichen Ringe (5, 17) außerhalb und einer innerhalb des Grundelementes (4) angeordnet ist, wobei auch auf den dritten Ring (17) einige der Bohrungen (8) an der Innenseite des Grundelementes gerichtet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Grundelementes (4) weitere Ringe (20) koaxial zum Grundelement (4) und den übrigen Ringen angeordnet sind und einige von ihnen mit Hohlräumen für Flüssigkeit und Bohrungen in Richtung auf die angrenzenden Ringe versehen sind.